Biz Hubertus Lohmann fTCD teknikleri konusunda uzmanlık paylaşımı için teşekkür ederiz. Bu çalışma yok, Wellcome Trust programı hibe tarafından finanse edildi. 082498/Z/07/2.

1. Çocuklarda Dil Lateralizasyon değerlendirin fTCD kullanarak <ol><li> Mümkün olan yerlerde, Doppler sistemi tanıtan önce ayrı bir oturumda video öyküleri karakterleri gösteren resimlerle çocuk alıştırın. </li><li> Bu prosedür, güvenilir bir önlem almak için yeterli çalışmalarda içerdiğini önemlidir: ideal 20 veya daha fazla, 10 ila 15 denemeler gibi birkaç yararlı veriler elde olsa. Her deneme dil aktivasyonu ile bir temel olarak kullanılmak üzere bir rahatlama dönemi, içerir. Aktivasyon döneminde kan akım hızı, başlangıçtaki karşılaştırılır. Biz, çocuk pasif bir temel olarak 12 saniyelik bir video klip izliyor süre kullanmak mümkün olduğunu bulduk. Bu can sıkıntısından uzak durmanıza yardımcı olur. Temel, çocuk ne olduğunu tarif etmeleri istenir olduğu bir 10 saniye yanıt dönemi takip eder. Bu, 16 saniyelik bir dinlenme dönemi takip eder. </li><li> 7 saniye kadar sürebilir metabolik taleplerini karşılamak için, kan akış hızı nedeniyle değişiklikleri saptamak amacıyla prosedürünün zamanlaması önemlidir. Biz her davasının zamanlaması kontrol Tanıtım veya Matlab yazılı bilgisayarlı görevler, kullanın. Kritik, bu programlar da, Doppler veri dosyası etkinleştirme süresi başlangıcı göstermek için bir belirteç kayıtları donanım bakliyat göndermek. Bunlar temel ve aktivasyon kan akışını dönemleri belirlemek için veri analizi kullanılır. </li><li> Biz aynı anda sağ ve sol taraftan ultrason kayıt sağlayan Multi-dop sistemi kullanır. Multi-dop sistemi kurmak ve katılımcı gelmeden önce gitmek için hazır olması en iyisidir. Probları geçmeden önce Multi-dop sistemine bağlı olduğundan emin olun. Bir diğer tarafta görülür Multi-dop bilgisayar ve bakliyat, paralel port üzerinden uyaran bilgisayarın bağlı olup olmadığını kontrol edin. Yüksek geçiren filtre, her iki taraf için de 300 Hz olarak ayarlanır olun ve insonation derinliği (45-55 mm) ve sinyal gücü kontrol edin. Sistem sadece güvenli düzeylere kullanılabilir sağlamak için farklı parametreler sınırları vardır. </li><li> Bir katılımcı, kodu, durumu, grup ya da eşleşen demografik veriler için Multi-dop veri dosyalarında kayıt altına alınmalıdır. </li><li> Sistem daha sonra probları hazırlarken duraklatılmış olmalıdır. Her ultrason probu, prob ve cilt arasında bir irtibat sağlayan jel ile kaplıdır. Mümkün olan en iyi temas sağlamak için bol miktarda jel kullanın. </li><li> Şimdi bu oturumu başlatmak için zamanı gelmiştir. Çocuk başlamadan önce tuvalete gitmek için ihtiyacı olup olmadığını kontrol edin! Biz, oyuncak hayvanları kullanarak kulaklık göstermek ve çocuk ne olacak ve ne yapmaları istenecektir ne anladığından emin olun. Bu aktivasyon süre sonra sessiz tutmak gerek anlamak özellikle önemlidir, sinyal başlangıca dönebilir. Tam bir görev 20 ile 30 dakika arasında sürebilir ve bir sürü brüt vücut hareketleri Doppler sinyali ile müdahale gibi çocuklar rahatça oturmuş olmalıdır. </li><li> Prosedürün en zor kısmı, jel kaplı probları konumlandırma. Yeni kullanıcılar sürecin bu kısmında uzman olmak için pratik aldığını farkında olmalıdır. Eğitim yardımcı olabilir Rune Aaslid yararlı bir bilgisayar simülasyonu ( <a href="http://www.transcranial.com/">http://www.transcranial.com/</a> ), ama öğrenmenin en iyi yolu, arkadaşlar ve iş arkadaşları üzerinde uygulayarak. Bir kez yaklaşık 10 kişi değerlendirildi var, çok daha kolay bulmak için başlayacaktır. Çocuklarla çalışma konusunda iyi bir şey, ince kafatasları var, çünkü bir çocuğun bir yetişkin daha bir sinyal bulmak için genellikle daha kolay olduğunu. </li><li> Her prob kafatası temporal pencere başın her iki tarafında yer almaktadır. Bu kafa kemik ince bölüm ve bir sinyal orta serebral arterlerin elde edilebilecek en iyi alanı sağlar. Bu pencereler her kulak sadece ileri bulunabilir. Çocuklarla birlikte çalışırken, iki deneyciler, her sonda ayarlayarak varsa, kurulum süresini azaltmak yardımcı olabilir. Çocukların çoğu bu prosedürün parçası sırasında bir DVD izlemek için mutluyuz, ama çocuğun davranışlarını izlemek ve konforlu ve rahat olmasını sağlamak için önemlidir. Oturumunu sonlandırmak çocuğun istekleri bu veya herhangi bir işaret sıkıntı varsa. </li><li> Probların pozisyon sonra orta serebral arter insonate için ayarlanır. Tatmin edici bir sinyali bulana kadar birkaç dakika sürebilir. Bu sinyal, Multi-dop bilgisayardan takip edilmelidir görsel desen gibi karakteristik bir ses vardır. </li><li> Karakteristik bir ses katılımcının kalp atışı hızı düşük bir hışırtısıydı gürültü. Karakteristik görsel desen, ardından da kalp atışı hızında tekrarlar kapalı bir üstel bozulma düşüş keskin bir yükseliş. Bağlı olarak, diğer kan damarlarının faaliyet pick up olabilir<html> probun insonation ve yön derinliği. Yaklaşık 45 - 50 mm derinliğe çocuklarda genellikle iyi çalışır. Güçlü bir sinyal tespit edildikten sonra, mümkün olduğunca iyi bir sinyal korurken gücünü azaltır. Kazancı da zayıf bir sinyal yükseltmek için artırılabilir. </li><li> Her orta serebral arter sinyaller tatminkar sonra, Multi-dop sinyal işitsel çıkış geri çevirdi olmalıdır, ve prosedür başlar. Deneyci, sessizce bir video klibi izlemek için gidiyoruz çocuk açıklar. Soru işareti bilgisayarda gelip gördüğünüzde deneyci olarak video ne hakkında olabildiğince çok söylemek gerekir. Çocuk resmi &#39;Şşşş&#39; gidiyor gördüğünüzde hemen konuşmaya durdurmak ve (bkz. Şekil 2 ve avi örnekler) başlamak için bir sonraki video için beklemek sessizce oturup var. </li><li> Multi-dop sistemi, kayıt ile birlikte; kayıt cihazları daha sonra, yani işitsel yanıtlar için bir ses kaydedici başlatılmış ve bilgisayar kontrol uyaran sunum. </li><li> Deneyci iş sonra çocuk ve Doppler sinyali izlemek için bir çocuk rahat ve görev ve b) uygun bir sinyal muhafaza edilmesini sağlamak katılıyor emin olun). Doppler sinyali fMRI bir sinyale göre hareket için daha az duyarlı, ama hala brüt vücut hareketleri bozulur, ya da prob hareket ederse olabilir. Önemli ölçüde bozulduğu sinyal olursa, ekran bilgisayar duraklatılmış ve problar uygun sıfırlamak olmalıdır. Zaman zaman onu yeniden kurmak tatmin edici bir sinyal elde etmek için daha fazla jel uygulamak için gerekli olabilir. Biz ise çocukların bu test iyi bir deneyci görev çocuk tutmak ve onların söylediklerine kayıt ve diğer monitörler Doppler sinyali sorumlu bulabilirsiniz. </li><li> Deneysel işlemin bittiğinde, Multi-dop kayıt durdurulur ve probları kaldırılmış olabilir. Herhangi bir aşırı jel kaldırmak için bazı dokularda olması faydalı. </li><li> Ham veri dosyaları, sağ ve sol Doppler sinyalleri karşılaştırmak için işlenir. Biz Deppe 7 tarafından geliştirilen yöntemler dayalı kendi Matlab yazılım geliştirdik. Bu işlem gerektirir aşağı örnekleme veri ve kalp atışı nedeniyle dalgalanmaları düzeltmek. Tek çalışmalarda, sol veya sağ aktivasyon dışında, belirli bir aralık, başlangıç ​​kan akış hızı genellikle 70 -% 130 ise analiz dışında tutulmuştur. Bu çalışmalarda aktivasyon sorunlu prob teması ile etkilenmesi muhtemel. Şekil 3 Şekil 4, sinyal periyodik olarak kaybolması bir durum gösterir ise, iyi bir sinyal için sinyal prob göre aktivasyonu gösterir. </li><li> Bazal kan akım hızının göreli farkı aktivasyonu (bkz. Şekil 5) hesaplamak için, sağ kanal aktivasyon soldan çıkarılır. Lateralizasyonu indeksi, maksimum fark ilgi önceden tanımlanmış bir süre içinde bir saniye iki tarafında fark aktivasyon ortalaması olarak hesaplanır. Bu dönem faiz ekran bilgisayar Multi-dop veri dosyasına gönderilen işaretiyle belirtilen &#39;tartışma&#39; komutu başlamasından itibaren 7 ila 17 saniye. Fark aktivasyonu sol eksi sağ kanallar olduğu gibi, pozitif lateralizasyonu endeksleri sol lateralizasyonu yansıtan ve negatif doğru yansıtacak. </li></ol> 2. Temsilcisi Sonuçlar <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig1.jpg" alt="Şekil 1" /> Şekil 1: serebral arterlerin tarafından sağlanan alanlarda gösteren serebral hemisferin dış yüzeyi Pembe orta serebral arter tarafından verilen bir bölgedir. (: <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png">http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png</a> ) <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig2.jpg" alt="Şekil 2" /> Şekil 2: 12 ikinci bazal video, 10 saniyelik yanıt aralığı, ve 16 saniyelik bir dinlenme fazı ile deneysel çalışmada şematik anahat lateralite hesaplama için faiz periyodu da tasvir edilmiştir. <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig3.jpg" alt="Şekil 3" /> Şekil 3. Tek bir deneysel oturumu sırasında 130 ila 150 saniye (mavi), Sol ve Sağ (kırmızı) Doppler kanallar için ham Doppler hızı (cm / sn) Temizlik veri kayıt görünür Her darbe bir kalp atışı için karşılık gelir. Olay belirteç belirten uyaran başlangıcı, yeşil görüntülenir. <img src="/files/ftp_upload/2161/2161fig4.jpg" alt="Şekil 4" /> Şekil 4. Tek bir deneysel oturumu sırasında 400 ila 450 saniye (mavi), Sol ve Sağ (kırmızı) Doppler kanallar için ham Doppler hızı (cm / sn) kesintiye veri kayıt yeşil görüntülenen uyaran başlangıçlı belirten etkinlik işaretleyici. Ayrılma önemli kanıt, her iki kanal için görünür. ftp_upload/2161/2161fig5.jpg &quot;alt =&quot; Şekil 5 &quot;/&gt; Şekil 5. Sol (mavi) ve sağ (kırmızı) kanal (Panel A) ve eksi sağ sol fark (Panel B) Doppler Hız (cm / sn), kabul edilebilir bir katılımcı grubu için tüm çalışmalar boyunca ortalama Katılımcılar 12 &quot;Talk &quot;cued saniye ve lateralite hesaplanması için ilgili dönem aynı zamanda yeşil tasvir edilmiştir. B Paneli farkı hızı çevreleyen gri hata çubukları ortalamanın standart hata temsil eder. Avi örnekler: &quot;Freezefoot&quot; hikaye anlatmak için video sekansları indirebilirsiniz: <a href="http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm">http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm</a>

<ol>
	<li>Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handedness and developmental disorder. , (1990).</li><li>Pelletier, I., Sauerwein, H., Lepore, F., Saint-Amour, D., Lassonde, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+alternatives+to+the+Wada+test+in+the+presurgical+evaluation+of+language+and+memory+functions+in+epilepsy+patients.">Non-invasive alternatives to the Wada test in the presurgical evaluation of language and memory functions in epilepsy patients.</a> Epileptic Disorders. 9, 111-126 (2007).</li><li>Deppe, M., Ringelstein, E. B., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+investigation+of+functional+brain+lateralization+by+transcranial+Doppler+sonography.">The investigation of functional brain lateralization by transcranial Doppler sonography.</a> NeuroImage. 21, 1124-1146 (2004).</li><li>Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+determination+of+language+lateralization+by+functional+transcranial+Doppler+sonography+:+A+comparison+with+the+Wada+test.">Noninvasive determination of language lateralization by functional transcranial Doppler sonography : A comparison with the Wada test.</a> Stroke. 29, 82-86 (1998).</li><li>Lohmann, H., Drager, B., Muller-Ehrenberg, S., Deppe, M., Knecht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Language+lateralization+in+young+children+assessed+by+functional+transcranial+Doppler+sonography.">Language lateralization in young children assessed by functional transcranial Doppler sonography.</a> Neuroimage. 24, 780-790 (2005).</li><li>Bishop, D. V. M., Watt, H., Papadatou-Pastou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+efficient+and+reliable+method+for+measuring+cerebral+lateralization+during+speech+with+functional+transcranial+Doppler+ultrasound.">An efficient and reliable method for measuring cerebral lateralization during speech with functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Neuropsychologia. 47, 587-590 (2009).</li><li>Deppe, M., Knecht, S., Henningsen, H., Ringelstein, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AVERAGE:+a+Windows+program+for+automated+analysis+of+event+related+cerebral+blood+flow.">AVERAGE: a Windows program for automated analysis of event related cerebral blood flow.</a> Journal of Neuroscience Methods. 75, 147-154 (1997).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+dominance+for+language+function+in+adults+with+specific+language+impairment+or+autism.">Cerebral dominance for language function in adults with specific language impairment or autism.</a> Brain. 131, 3193-3200 (2008).</li><li>Illingworth, S., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atypical+cerebral+lateralisation+in+adults+with+compensated+developmental+dyslexia+demonstrated+using+functional+transcranial+Doppler+ultrasound.">Atypical cerebral lateralisation in adults with compensated developmental dyslexia demonstrated using functional transcranial Doppler ultrasound.</a> Brain and Language. 111, 61-65 (2009).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Bishop, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemispheric+division+of+function+is+the+result+of+independent+probabilistic+biases.">Hemispheric division of function is the result of independent probabilistic biases.</a> Neuropsychologia. 47, 1938-1943 (2009).</li><li>Whitehouse, A. J. O., Badcock, N., Groen, M. A., Bishop, D. V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+of+a+novel+paradigm+for+determining+hemispheric+lateralization+of+visuospatial+function.">Reliability of a novel paradigm for determining hemispheric lateralization of visuospatial function.</a> Journal of the International Neuropsychological Society. 15, 1028-1032 (2009).</li></ol>

Yanı sıra normal gelişim eğitimi, dil ve okur-yazarlık 8, 9 gelişimsel bozukluğu olan yetişkin ve çocukların dil lateralizasyonu çalışma fTCD kullanarak edilmiştir. Ayrıca, görsel-uzamsal yetenekler, 10, 11 lateralizasyon değerlendirilmesi için fTCD kullanmanın yöntemlerini geliştirmek isteyen .

A correction was made to <a href="http://www.jove.com/video/2161">Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)</a>. There was a misstated time interval for the point of interest.

Erratum: Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Multi-Dop T with Upgrade to 2 Channel MultiFlow Monitoring</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Compumedics</td>
<td>5610 EN</td>
<td>soon to be superseded by digital version </td>
</tr>
<tr>
<td>Headset</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Spencer Technologies, 701&#x2013;16th Avenue, Seattle,WA 98122</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

assessment of cerebral lateralization in children using functional transcranial doppler ultrasound (ftcd)

Serebral lateralizasyonu ilgili pek çok yanıtlanmamış sorular vardır. Özellikle, serebral lateralizasyon atipik desenleri ile ilişkili herhangi bir dezavantajları var olup olmadığını, dil ve sözel olmayan yeteneği olan yönlerini lateralize belirsizliğini koruyor ve yaşla birlikte gelişir olmadığını serebral lateralizasyonu. Geçmişte, bu sorulara ilgilenen araştırmacılar ellilik serebral lateralizasyon vekil bir ölçüt olarak kullanmak eğilimindeydi, ancak ellilik sadece bilişsel işlevler 1 lateralite zayıf ve dolaylı bir göstergesi olduğu için bu tatmin edici değil . Gibi fMRI gibi diğer yöntemler, pahalı ve büyük ölçekli çalışmalar için çocuk 2 her zaman mümkün değildir. Burada fonksiyonel transkraniyal Doppler ultrason (fTCD) kullanımı serebral lateralizasyonu değerlendirmek için bir maliyet-etkili, non-invaziv ve güvenilir bir yöntem olarak anlatacağız. Bu prosedür, kulağın hemen önünde yerleştirilen bir ultrason probu ile orta serebral arter kan akışını ölçmek içerir. Bizim çalışma-sol ve sağ orta serebral arter kan akışının eş zamanlı ölçümler kullanımına öncülük Münster Üniversitesi&#39;nde 1982 yılında TCD birlikte sunulan Rune Aaslid, ve Stefan Knecht, Michael Deppe ve meslektaşları, çalışma üzerine inşa ve kalp atışı faaliyet düzeltmek için bir yöntem geliştirdi. Bu mümkün, diğer yöntemler 3 kullanılarak elde ile lateralizasyonu kabul ile, dil oluşumu sırasında sol taraflı kan akımı belirgin bir artış görmek için yapılmıştır . Orta serebral arter, çok geniş bir damar topraklarında (bkz. Şekil 1) ve yöntem, bir hemisfer içinde lokalizasyon hakkında yararlı bilgiler sağlamaz. Deneyimlerimiz, açık veya örtülü bir konuşma üretimi gerektiren görevler için özellikle hassas olduğunu göstermektedir. &#39;Altın standart&#39; görevi bir kelime oluşturma görevi 4 (o, &#39;B&#39; harfi ile başlayan olarak örneğin birçok kelime olarak düşünün), fakat bu sınırlı okuma-yazma becerileri ile küçük çocuklar ve diğerleri için uygun değildir . Diğer beyin görüntüleme yöntemleri ile karşılaştırıldığında, fTCD konuşmanın hareket eserler nispeten etkilenmez ve bu yüzden yüksek sesle 5,6 anlatan resimler içeren görevleri güvenilir bir sonuç almak mümkün. Buna göre, bir hikaye anlatmak video-klipleri bakıyor ve sonra görüldü açıklayan içeren bir çocuk dostu bir görev geliştirdik.

Watch this Scientific Journal Video about Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound fTCD at JoVE.com

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound fTCD

Fonksiyonel transkraniyal Doppler ultrasonografi (fTCD), bilişsel işlevler, özellikle dil lateralizasyonu değerlendirmek için kullanılan bir basit ve non-invaziv bir ultrason tekniği ve çocuklarla birlikte kullanım için uygundur.

Fonksiyonel Transkraniyal Doppler Ultrasonografi kullanarak Çocuklarda Serebral Lateralizasyon Değerlendirme (fTCD)

There are many unanswered questions about cerebral lateralization.  In particular, it remains unclear which aspects of language and nonverbal ability are ...

assessment-cerebral-lateralization-children-using-functional

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound (fTCD)

20.1K Görüntüleme.  University of Oxford. Fonksiyonel transkraniyal Doppler ultrasonografi (fTCD), bilişsel işlevler, özellikle dil lateralizasyonu değerlendirmek için kullanılan bir basit ve non-invaziv bir ultrason tekniği ve çocuklarla birlikte kullanım için uygundur.

Video: Assessment of Cerebral Lateralization in Children using Functional Transcranial Doppler Ultrasound fTCD

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains technically challenging. One approach, Activation-Induced Manganese-enhanced MRI (AIM MRI), has been used successfully to map neuronal activity in rodents 1-5. In AIM MRI, Mn2+ acts a calcium analog and accumulates in depolarized neurons 6,7. Because Mn2+ shortens the T1 tissue property, regions of elevated neuronal activity will enhance in MRI. Furthermore, Mn2+ clears slowly from the activated regions; therefore, stimulation can be performed outside the magnet prior to imaging, enabling greater experimental flexibility. However, because Mn2+ does not readily cross the blood-brain barrier (BBB), the need to open the BBB has limited the use of AIM MRI, especially in mice.
One tool for opening the BBB is ultrasound. Though potentially damaging, if ultrasound is administered in combination with gas-filled microbubbles (i.e., ultrasound contrast agents), the acoustic pressure required for BBB opening is considerably lower. This combination of ultrasound and microbubbles can be used to reliably open the BBB without causing tissue damage 8-11.
Here, a method is presented for performing AIM MRI by using microbubbles and ultrasound to open the BBB. After an intravenous injection of perflutren microbubbles, an unfocused pulsed ultrasound beam is applied to the shaved mouse head for 3 minutes. For simplicity, we refer to this technique of BBB Opening with Microbubbles and UltraSound as BOMUS 12. Using BOMUS to open the BBB throughout both cerebral hemispheres, manganese is administered to the whole mouse brain. After experimental stimulation of the lightly sedated mice, AIM MRI is used to map the neuronal response.
To demonstrate this approach, herein BOMUS and AIM MRI are used to map unilateral mechanical stimulation of the vibrissae in lightly sedated mice 13. Because BOMUS can open the BBB throughout both hemispheres, the unstimulated side of the brain is used to control for nonspecific background stimulation. The resultant 3D activation map agrees well with published representations of the vibrissae regions of the barrel field cortex 14. The ultrasonic opening of the BBB is fast, noninvasive, and reversible; and thus this approach is suitable for high-throughput and/or longitudinal studies in awake mice.

A technique is described for broadly opening the blood-brain barrier in the mouse using microbubbles and ultrasound. Using this technique, manganese can be administered to the mouse brain. Because manganese is an MRI contrast agent that accumulates in depolarized neurons, this approach enables imaging of neuronal activity.

Ultrasonik Kan-beyin bariyeri bozulması ve Manganez kontrastlı MRG kullanma İşlevsel beyin görüntüleme

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Nörobilim

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

Akut Hipokampal Dilimler içinde Synaptically-uyarılmış astroglial ve Nöronal Cevaplarının İkili Elektrofizyolojik Kayıtlar

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal models, including monkeys, ferrets, bats, rodents, and cats. In order to draw suitable parallels between human and animal models of auditory function, it is important to establish a bridge between human functional imaging studies and animal electrophysiological studies. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is an established, minimally invasive method of measuring broad patterns of hemodynamic activity across different regions of the cerebral cortex. This technique is widely used to probe sensory function in the human brain, is a useful tool in linking studies of auditory processing in both humans and animals and has been successfully used to investigate auditory function in monkeys and rodents. The following protocol describes an experimental procedure for investigating auditory function in anesthetized adult cats by measuring stimulus-evoked hemodynamic changes in auditory cortex using fMRI. This method facilitates comparison of the hemodynamic responses across different models of auditory function thus leading to a better understanding of species-independent features of the mammalian auditory cortex.

Functional studies of the auditory system in mammals have traditionally been conducted using spatially-focused techniques such as electrophysiological recordings. The following protocol describes a method of visualizing large-scale patterns of evoked hemodynamic activity in the cat auditory cortex using functional magnetic resonance imaging.

Yüksek alan fMRI kullanılarak Yetişkin kedilerde işitme korteksi Fonksiyonel Görüntüleme

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Studying Brain Function in Children Using Magnetoencephalography

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the human brain. MEG is quiet and less likely to induce claustrophobia compared with magnetic resonance imaging (MRI). It is therefore a promising tool for investigating brain function in young children. However, analysis of MEG data from pediatric populations is often complicated by head movement artefacts which arise as a consequence of the requirement for a spatially-fixed sensor array that is not affixed to the child's head. Minimizing head movements during MEG sessions can be particularly challenging as young children are often unable to remain still during experimental tasks. The protocol presented here aims to reduce head movement artefacts during pediatric MEG scanning. Prior to visiting the MEG laboratory, families are provided with resources that explain the MEG system and the experimental procedures in simple, accessible language. An MEG familiarization session is conducted during which children are acquainted with both the researchers and the MEG procedures. They are then trained to keep their head still whilst lying inside an MEG simulator. To help children feel at ease in the novel MEG environment, all of the procedures are explained through the narrative of a space mission. To minimize head movement due to restlessness, children are trained and assessed using fun and engaging experimental paradigms. In addition, children's residual head movement artefacts are compensated for during the data acquisition session using a real-time head movement tracking system. Implementing these child-friendly procedures is important for improving data quality, minimizing participant attrition rates in longitudinal studies, and ensuring that families have a positive research experience.

This article introduces a child-friendly research protocol designed to improve data quality by reducing head movement during pediatric magnetoencephalography (MEG). We familiarize families with the MEG environment, train children to remain still using an MEG simulator, and correct for residual head movement artefacts using a real-time head movement detection system.

Beyin fonksiyonları çocuklarda Magnetoencephalography kullanarak eğitim

Magnetoencephalography (MEG) is a non-invasive neuroimaging technique which directly measures magnetic fields produced by the electrical activity of the ...

Bilateral Assessment of the Corticospinal Pathways of the Ankle Muscles Using Navigated Transcranial Magnetic Stimulation

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans and can be assessed using transcranial magnetic stimulation (TMS). Given the role of distal leg muscles in upright postural and dynamic tasks, such as walking, a growing research interest in the assessment and modulation of the corticospinal tracts relative to the function of these muscles has emerged in the last decade. However, methodological parameters used in previous work have varied across studies making the interpretation of results from cross-sectional and longitudinal studies less robust. Therefore, use of a standardized TMS protocol specific to the assessment of leg muscles&#39; corticomotor response (CMR) will allow for direct comparison of results across studies and cohorts. The objective of this paper is to present a protocol that provides the flexibility to simultaneously assess the bilateral CMR of two main ankle antagonistic muscles, the tibialis anterior and soleus, using single pulse TMS with a neuronavigation system. The present protocol is applicable while the examined muscle is either fully relaxed or isometrically contracted at a defined percentage of maximum isometric voluntary contraction. Using each subject&#39;s structural MRI with the neuronavigation system ensures accurate and precise positioning of the coil over the leg cortical representations during assessment. Given the inconsistency in CMR derived measures, this protocol also describes a standardized calculation of these measures using automated algorithms. Though this protocol is not conducted during upright postural or dynamic tasks, it&#160;can be used to assess bilaterally any pair of leg muscles, either antagonistic or synergistic, in both neurologically intact and impaired subjects.

The present protocol describes the simultaneous, bilateral assessment of the corticomotor response of the tibialis anterior and soleus during rest and tonic voluntary activation using a single pulse transcranial magnetic stimulation and neuronavigation system.

Transkraniyal Manyetik stimülasyon ikili Corticospinal yolları kullanarak ayak bileği kas değerlendirilmesi navigasyon

Distal leg muscles receive neural input from motor cortical areas via the corticospinal tract, which is one of the main motor descending pathway in humans ...

Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, causal evidence of brain area activation leading to a behavior is often left missing. Transcranial direct current stimulation (tDCS), which can temporarily alter brain cortical excitability and activity, is a noninvasive neurophysiological tool used to study causal relationships in the human brain. High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) is a noninvasive brain stimulation (NIBS) technique that produces a more focal current compared to conventional tDCS. Traditionally, the stimulation location has been roughly determined through the 10-20 EEG system, because determining precise stimulation points can be difficult. This protocol uses a 3D digitizer with HD-tDCS to increase accuracy in determination of stimulation points. The method is demonstrated using a 3D digitizer for more accurate localization of stimulation points in the right temporo-parietal junction (rTPJ).

Presented here is a protocol to achieve higher accuracy in determination of stimulation location combining a 3D digitizer with high-definition transcranial direct current stimulation.

Yüksek Tanımlı Transkraniyal Doğru Akım Stimülasyonu ile 3D Sayısallaştırıcı Kullanılarak Stimülasyon Yeri Tayini

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, ...

Electrocorticographic Recording of Cerebral Cortex Areas Manipulated Using an Adeno-Associated Virus Targeting Cofilin in Mice

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. Adeno-associated viruses (AAVs) are increasingly used to improve understanding of brain circuits and their functions. The AAV-mediated manipulation of specific cell populations and/or of precise molecular components has been tremendously useful to identify new sleep regulatory circuits/molecules and key proteins contributing to the adverse effects of sleep loss. For instance, inhibiting activity of the filamentous actin-severing protein&#160;cofilin&#160;using AAV prevents sleep deprivation-induced memory impairment. Here, a protocol is&#160;described that combines the manipulation of cofilin function in a cerebral cortex area with the recording of ECoG activity to examine whether cortical cofilin modulates the wakefulness and sleep ECoG signals. AAV injection is performed during the same surgical procedure as the implantation of ECoG and electromyographic (EMG) electrodes in adult male and female mice. Mice are anesthetized, and their heads are shaved. After skin cleaning and incision, stereotaxic coordinates of the motor cortex are determined, and the skull is pierced at this location. A cannula prefilled with an AAV expressing cofilinS3D, an inactive form of cofilin, is slowly positioned in the cortical tissue. After AAV infusion, gold-covered screws (ECoG electrodes) are screwed through the skull and cemented to the skull with gold wires inserted in the neck muscles (EMG electrodes). The animals are allowed three weeks to recover and to ensure sufficient expression of cofilinS3D. The infected area and cell type are verified using immunohistochemistry, and the ECoG is analyzed using visual identification of vigilance states and spectral analysis. In summary, this combined methodological approach allows the investigation of the precise contribution of molecular components regulating neuronal morphology and connectivity to the regulation of synchronized cerebral cortex activity during wakefulness and sleep.

This article describes a protocol for the manipulation of molecular targets in the cerebral cortex using adeno-associated viruses and for monitoring the effects of this manipulation during wakefulness and sleep using electrocorticographic recordings.

Farelerde Cofilin Hedef Alan Adeno İlişkili Bir Virüs Kullanılarak Manipüle Edilen Serebral Korteks Alanlarının Elektrokortikografik Kaydı

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. ...

Analysis of Cerebral Vasospasm in a Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage with High Frequency Transcranial Duplex Ultrasound

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A problem encountered in experimental studies using murine models of SAH is that methods for in vivo monitoring of cerebral vasospasm in mice are lacking. Here, we demonstrate the application of high frequency ultrasound to perform transcranial Duplex sonography examinations on mice. Using the method, the internal carotid arteries (ICA) could be identified. The blood flow velocities in the intracranial ICAs were accelerated significantly after induction of SAH, while blood flow velocities in the extracranial ICAs remained low, indicating cerebral vasospasm. In conclusion, the method demonstrated here allows functional, noninvasive in vivo monitoring of cerebral vasospasm in a murine SAH model.

The aim of this manuscript is to present a sonography-based method that allows in vivo imaging of blood flow in cerebral arteries in mice. We demonstrate its application to determine changes in blood flow velocities associated with vasospasm in murine models of subarachnoid hemorrhage (SAH).

Yüksek Frekanslı Transkraniyal Dubleks Ultrason ile Subaraknoid Kanamanın Murine Modelinde Serebral Vazospazm Analizi

Cerebral vasospasm that occurs in the weeks after subarachnoid hemorrhage, a type of hemorrhagic stroke, contributes to delayed cerebral ischemia. A ...

Whole-Brain 3D Activation and Functional Connectivity Mapping in Mice using Transcranial Functional Ultrasound Imaging

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ultrafast doppler angiography. As brain perfusion is strongly linked to local neuronal activity, this technique allows the whole-brain 3D mapping of task-induced regional activation as well as resting-state functional connectivity, non-invasively, with unmatched spatio-temporal resolution and operational simplicity. In comparison with fMRI (functional magnetic resonance imaging), a main advantage of fUS imaging consists in enabling a complete compatibility with awake and behaving animal experiments. Moreover, fMRI brain mapping in mice, the most used preclinical model in Neuroscience, remains technically challenging due to the small size of the brain and the difficulty to maintain stable physiological conditions. Here we present a simple, reliable and robust protocol for whole-brain fUS imaging in anesthetized and awake mice using an off-the-shelf commercial fUS system with a motorized linear transducer, yielding significant cortical activation following sensory stimulation as well as reproducible 3D functional connectivity pattern for network identification.

This protocol describes the quantification of volumetric cerebral hemodynamic variations in the mouse brain using functional ultrasound (fUS). Procedures for 3D functional activation map following sensory stimulation as well as resting-state functional connectivity are provided as illustrative examples, in anesthetized and awake mice.

Transkraniyal Fonksiyonel Ultrason Görüntüleme Kullanan Farelerde Tüm Beyin 3D Aktivasyon ve Fonksiyonel Bağlantı Haritalaması

Functional ultrasound (fUS) imaging is a novel brain imaging modality that relies on the high-sensitivity measure of the cerebral blood volume achieved by ...

Transkraniyal Orta Serebral Arter Oklüzyon Fareleri Modelinin Kurulması

A Modified Transcranial Middle Cerebral Artery Occlusion Model to Study Stroke Outcomes in Aged Mice

In experimental stroke research, middle cerebral artery occlusion (MCAO) with an intraluminal filament is widely used to model ischemic stroke in mice. The filament MCAO model typically exhibits a massive cerebral infarction in C57Bl/6 mice that sometimes includes brain tissue in the territory supplied by the posterior cerebral artery, which is largely due to a high incidence of posterior communicating artery atresia. This phenomenon is considered a major contributor to the high mortality rate observed in C57Bl/6 mice during long-term stroke recovery after filament MCAO. Thus, many chronic stroke studies exploit distal MCAO models. However, these models usually produce infarction only in the cortex area, and consequently, the assessment of post-stroke neurologic deficits could be a challenge. This study has established a modified transcranial MCAO model in which the MCA at the trunk is partially occluded either permanently or transiently via a small cranial window. Since the occlusion location is relatively proximal to the origin of the MCA, this model generates brain damage in both the cortex and striatum. Extensive characterization of this model has demonstrated an excellent long-term survival rate, even in aged mice, as well as readily detectable neurologic deficits. Therefore, the MCAO mouse model described here represents a valuable tool for experimental stroke research.

Yazar Spotlight: İnme Araştırmalarında Yenilikçi Teknikler ve Gelecekteki Yönelimler 

This protocol demonstrates a unique mouse stroke model with a medium-sized infarct and an excellent survival rate. This model allows preclinical stroke researchers to extend the ischemia duration, use aged mice, and assess long-term functional outcomes.

Yaşlı Farelerde İnme Sonuçlarını İncelemek için Modifiye Transkraniyal Orta Serebral Arter Oklüzyon Modeli

In experimental stroke research, middle cerebral artery occlusion (MCAO) with an intraluminal filament is widely used to model ischemic stroke in mice. ...